施晶
一、概述
发电机正常运行时，存在着导线和铁芯的发热损耗、转子转动时的鼓风损耗、励磁损耗和轴承摩擦损耗等能量损耗。我厂发电机在额定输出功率为98.97%，那么就有1.03%的能量损耗，这些损耗最终都转化为热能，使发电机的定子和转子等部件发热，如不及时把这些热量排走，将会使发电机绝缘材料超温而老化和损坏。为保证发电机在允许温度内正常运行，必须设置发电机的冷却设备。目前对于大容量汽轮发电机组，多采用水氢氢冷却系统。所谓水氢氢冷却方式是指发电机定子绕组水冷、转子绕组氢冷和定子铁芯氢冷。发电机定子冷却水系统就是为发电机定子绕组和引出线不间断地提供冷却水，简称定冷水系统。发电机定子绕组采用水冷方式，是因为水冷的效果是氢冷的50倍。水冷定子绕组的导体既是导电回路又是通水回路，整个定冷水系统为一闭合回路。系统由定冷水泵、冷却器、滤网、发电机定子水冷绕组、定冷水箱、发电机出线终端联接部、离子交换器等构成基本回路。对大容量水氢氢冷汽轮发电机定子绕组水冷系统有如下基本要求： 1、供给额定的定冷水流量；
2、控制进入定子绕组的冷却水温度符合要求；
3、保持高质量的冷却水质（除盐水）。
用水作发电机冷却介质的优点
1、水的热容量大，有很高的导热性能和冷却能力；
2、水的化学性能稳定，不会燃烧；
3、高纯度的水具有良好的绝缘性能；
4、获取方便，价格低廉，调节方法简单，冷却效果均匀。
用水作发电机冷却介质的缺点
需要一套较复杂的水路系统，对水质要求高，运行中易腐蚀铜导线和发生漏水，降低了发电机的运行可靠性。
发电机定冷水压力不能高于氢气压力。若发电机定冷水压力高于氢气压力，则在发电机内定冷水系统有泄漏时会使水漏入发电机内，造成发电机定子接地，对发电机安全运行造成威胁。
定冷水系统的基本组成部分
? 定冷水箱（发电机顶部）；
? 两台100%容量的定冷水泵（扬程5.7bar ，流量105m3/h）；
? 两只100%的冷却器；
? 过滤器（滤网）；
? 离子交换器；
? 进入定子绕组的冷却水温度调节器；
? 一些常规阀门和检测仪表。
二、系统流程
定子冷却水经过二台并联布置的各为100%容量（一台运行一台备用）的定冷水泵升压后，进入两台并联布置的各为100%容量（一台运行一台备用）定冷器冷却后的定冷水和通过冷却器旁路的定冷水，经过自耦式恒
温调节阀混合后，维持定冷水水温45℃。然后，恒温的定冷水进入主回路滤网，滤网设有旁路阀，经
过滤网的定冷水被节流孔板限流，98%流量中
的大部分定冷水进入发电机定子水冷绕组冷却定子线棒；剩余部分分成二路，一路经节流孔板进入定冷水箱维持水位；一路进入发电机出线终端联接部冷却联接件。而后三路冷却水并成一路经定冷水回水母管返回定冷水泵进口，完成定冷水冷却回路的循环。另外，被主回路(冷却回路)节流孔
板限流的2%流量定冷水经定冷水离子交换器再生后返回定冷水泵进口，
完成定冷水再生回路的循环。定冷水离子交换器出口设有滤网，并设有旁路。在定冷水离子交换器出口母管上及发电机进出口母管上
均设有定冷水电导率测量仪，以检测发电机运行中定冷水的电导率及再生定冷水电导率。
定冷水系统的补充水来源于化学除盐水，由补水电磁阀经离子交换器进一步除去金属离子后入系统。为保证离子交换器在额定容量下正常工作，补水电磁阀后支接一机械式泄压阀，以稳定补水压力。
定冷水系统在定子绕组进、出口环形管上各引出一只放水阀，在离子交换器后管路上设有三只放水阀，作系统放水用。
定冷水冷却器的冷却水来源于闭冷水系统。
离子交换器上的仪用气管道，其作用为离子交换器调换新树脂后，搅拌混合用。
二台定冷水冷却器和冷却器出口滤网都设有自动放气门，其作用是排除定冷水中逸出的气体(主要是氢气)。
三、系统主要特点
1、对定冷水水质要求高。为了达到高水质要求，系统中设置了连续运行的除盐混床。当系统中定冷水箱水位降至低水位时，由化学除盐水系统来的除盐水，经减压阀和补水电磁阀先进入本系统的除盐装置除盐后，再进入定冷水系统。
2、为了防止运行中定冷水被污染，定冷水系统中的所有设备和管道阀门均由防锈材料制成。此外在定冷水箱上部空间充以氢气或氮气，使水与空气隔绝，防止发电机定子线棒内壁和管道内壁被氧气及渗入的二氧化碳腐蚀。现在我厂定冷水箱上部空间充的是氮气，因定冷水箱内充有氮气，故定冷水系统中只溶有氮气，而无空气，不会造成氢氧混合，系统内不会造成氧化，氢氮混合也不
会有任何危险。定冷水箱内氮气压力低于氢冷系统压力，差压为0.5bar。这样，即使定子绕组发生泄漏，由于定冷水系统压力低于氢冷系统压力，只能是氢气进入定冷水系统，而不至于水进入发电机膛内。
3、由于定冷水箱在发电机顶部（17.6米），而定冷水系统布置在主
厂房底层（0米处），在发电机定子出水环形管回流至水箱时，可能产生虹吸作用，由于虹吸压力低于大气压力，致使出水环形管处产生负压，80℃的水温下容易造成空心导线出水端可能发生汽化，造成线棒内汽阻塞，影响冷却效果。为了消除这种危险现象，系统中设计了一根防虹吸管道。该管一端接至出水环形管的上部，另一端接至水箱的顶部，使出水环形管经常保持正压，防止虹吸发生。由于定冷水箱置于整个定冷水系统的最高位置，并充有50Kpa氮(氢)压，所以发电机定子绕组出水母管处不会出现负压，在出水温度下不会产生水的汽化。
4、防漏报警：水氢氢冷发电机由于氢压高于水压，当定子绕组发生渗漏时，水难于渗出，而氢则会渗入定冷水系统。当水中溶解的氢达到饱和时，会在定冷水箱上部空间释放出氢气，使水箱压力逐渐升高，我厂是当定冷水箱的压力超过50Kpa发出报警信号。另外，设在氢气排气联通管上的两个泄漏定压阀将打开，氢气通过这两个阀排入大气。泄漏定压阀后的氢气流量计一旦测到氢气流量，即发出报警，运行人员可判断发电机内部定子冷却水管已发生泄漏。
四、定子冷却水系统的温度控制及主要测点
1、定冷水系统的温度控制，由自耦式恒温调节阀调整通过定冷器旁路的定冷水流量和通过定冷器定冷水流量而实现的。通过自耦式恒温调节阀，即使发电机负载变化，发电机入口定冷水温度也可保持
在恒定值45℃。
2、定冷水系统在定冷水回水母管上装有一流量测点，接三只流量表，分别用作CRT显示、控制、报警、保护动作。BTG盘有“发电机定子冷却水流量低”报警。
1）、当第一台定冷水泵启动后，定子冷却水流量仍小于75T/H(三取二)，经2秒延时，另一台备用泵自启动；
2）、当定子冷却水流量大于75T/H(二取二)时“功能组”反馈出“ON”。即表示定子水冷系统正常运行；
3）、当运行定冷水泵故障，备用泵应自启动。如果定子冷却水流量低于75T/H，备用泵在2秒后自启动。
3、在离子交换器再生回路上设置有一流量测点，用作补水及再生流量监视。
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